Кіріспе

Евклид кеңістігінің изометриялық тобы. Математикада, Евклид тобы — Евклид кеңістігінің (евклидтік) изометриялық тобы; яғни, кез келген екі нүкте арасындағы Евклидтік қашықтықты сақтайтын кеңістіктің түрлендірулері (евклидтік түрлендірулер деп те аталады). Топ кеңістіктің өлшемі n-ге ғана тәуелді және әдетте E(n) немесе ISO(n) деп белгіленеді. Евклид тобы E(n) барлық жылжуларды, бұрылуларды және ; олардың кез келген шекті комбинацияларын қамтиды. Евклид тобын кеңістіктің өзінің симметрия тобы ретінде қарастыруға болады, және ол кеңістіктің кез келген фигурасының (ішкі жиынының) симметриялар тобын қамтиды. Евклидтік изометрия фигуралардың оң жақтан-сол жаққа бағытын сақтауына байланысты тікелей немесе жанама болуы мүмкін. Тікелей Евклидтік изометриялар кіші топты құрайды, оны арнайы Евклидтік топ деп атайды, ол көбінесе SE(n) және E+(n) деп белгіленеді, оның элементтері қатаң қозғалыс немесе Евклидтік қозғалыс деп аталады. Олар жылжулар мен бұрылулардың кез келген комбинацияларын қамтиды, бірақ шағылысуларды емес. Бұл топтар ең көне және ең көп зерттелген топтардың қатарына жатады, кем дегенде 2 және 3 өлшемдерінде – топ түсінігі ойлап табылар алдында-ақ.

Өлшемі

E(n) үшін еркіндік дәрежесінің саны n(n + 1)/2-ге тең, бұл 1=n=2 жағдайында 3, ал 1=n=3 жағдайында 6-ны береді. Осылардың n-і қолжетімді трансляциялық симметрияға, ал қалған n(n − 1)/2-і ротациялық симметрияға жатқызылады.

Тікелей және жанама изометриялар

Тікелей изометриялар (яғни, хиральды кіші жиынтықтардың қолдылығын сақтайтын изометриялар) E(n) тобының кіші тобын құрайды, оны арнайы Евклид тобы деп атайды және әдетте E+(n) немесе SE(n) арқылы белгілейді. Олар трансляциялар мен айналымдарды, сондай-ақ олардың комбинацияларын қамтиды; сәйкестік түрлендірісін қоса алғанда, бірақ ешқандай кері түрлендірулерді қамтамайды. Қолдылықты өзгертетін изометриялар жанама немесе қарама-қарсы деп аталады. Кез келген R тұрақты жанама изометриясы үшін, мысалы, қандай да бір гипержазықтың қатысуымен жүзеге асырылатын кері түрлендіру үшін, кез келген басқа жанама изометрияны R-ді бір тікелей изометриямен қосып алу арқылы алуға болады. Сондықтан, жанама изометриялар E+(n) косетін құрайды, оны E−(n) арқылы белгілеуге болады. Осыдан E+(n) кіші тобының E(n) тобындағы индексі 2-ге тең екендігі шығады.

Топтың топологиясы

Евклид кеңістігінің табиғи топологиясы Евклид тобы E(n) үшін топологияны білдіреді. Атап айтқанда, изометриялар тізбегі fi, егер және тек қана егер, кез келген p нүктесі үшін, pi нүктелерінің тізбегі жинақталса ғана жинақталады деп анықталады. Осы анықтамадан функцияның үздіксіздігі, егер және тек қана егер, кез келген p нүктесі үшін fp(t) = (f(t))(p) арқылы анықталған функция үздіксіз болса туындайды. Мұндай функция E(n)-де "үздіксіз траектория" деп аталады. Бұл топологияда арнайы Евклид тобы SE(n) = E+(n) байланысқан болып шығады. Яғни, кез келген екі тікелей изометрия A және B берілгенде, E+(n)-де f(0) = A және f(1) = B болатын үздіксіз траектория бар. Бұл тура емес изометриялар E−(n) үшін де дұрыс. Екінші жағынан, E(n) тобы тұтастай байланысты емес: E+(n)-ден басталып, E−(n)-де аяқталатын үздіксіз траектория жоқ. E(3)-дегі үздіксіз траекториялар классикалық механикада маңызды рөл атқарады, өйткені олар физикалық жағынан қатаң дененің үш өлшемді кеңістікте уақыт өте келе мүмкін қозғалыстарын сипаттайды. f(0) дененің бастапқы орнын сипаттайтын, теңдік түрлендіруі I болып алынады. Дененің кез келген кейінгі t уақытындағы орны мен бағыты f(t) түрленуімен сипатталады. f(0) = I E+(3)-де болғандықтан, f(t) да келесі кез келген уақыт үшін солай болуы керек. Осы себепті тікелей Евклидтік изометриялар "қатаң қозғалыс" деп те аталады.

Жасырын құрылым

Евклидтік топтар тек топологиялық топтар ғана емес, сонымен қатар Лай топтары болып табылады, осылайша есептеулерге қатысты ұғымдарды осы ортаға тікелей қолдануға болады.